黑体辐射的实验装置

1. 迈克尔逊——莫雷实验的成功之处在哪里

以太理论

“以太”的提出，是为了解释光在真空中以及在高速的空间中都能传播这一事实。当时，认为光必须有一个载体才能传播，而这种载体当光在真空中传播时更显得必要。

为了解释真空不空，笛卡儿于17世纪第一个提出了“以太”的假说，并把“以太”描述为：以太是充满整个空间的一种物质。真空中没有空气，但却有这种无所不入的“以太”。

至19世纪上半叶，当光具有波动性被大多数物理学家承认时，以太假说又获得了新的支持，于是，19世纪末的物理学界，牢固地确立了一种思想，认为有一种到处存在的、能穿透一切的介质，并充满所有物质的内部和它们之间的空间，它的作用是作为光传播的基础。

惠更斯把它叫做以太（光以太），后来又被叫做法拉第管（电磁以太），被认为是引起带电体和磁化物之间相互作用的原因。麦克斯韦的工作使这两种假想的介质统一起来了。他指出光是传播的电磁波，并建立了一个优美的数学理论，把所有涉及光、电和磁的现象结合在一起，光以太也就是电磁以太。这时，“以太”的存在似乎无可置疑了。

迈克尔逊-莫雷实验

1881年(爱因斯坦当时才8岁)，迈克尔逊(1852~1931)设计了一个精密的仪器，即后来的迈克尔逊干涉仪。仪器装置如图所示，A是半镀银镜，B和C是两个反射镜，且AC=AB=L，光从S出发，经A分为两束，再经B和C反射后到达T处。当两个光速有一定光程差时，即在T处出现干涉条纹。为了保持仪器的水平，迈克尔逊把仪器放在水银槽上。

更多信息可以参考迈克尔逊莫雷

2. 什么叫黑体辐射

(1)概述

对于外来的辐射，物体有反射和吸收的作用。如果一个物体能够全部吸收，而不反射投射在它上面的辐射，就叫做绝对黑体，简称黑体。

一个空腔可以看作是黑体，因为在空腔上开一小孔，通过小孔射人空腔的辐射在空腔内多次反射后再射出小孔的机会很小，因而射入空腔的辐射能量几乎全被吸收。

黑体辐射问题所研究的是辐射和周围物体处于平衡状态时的能量分布，当一个空腔和内部的辐射处于平衡状态时，腔壁单位面积所发射出的辐射能量和它所吸收的辐射能量相等，实验指出辐射能量密度ρυ只跟频率υ和黑体的绝对温度T有关，而跟空腔的形状和组成物质无关。

(2)说明

①在热力学和经典电磁波理论中，能量是连续的，物体所发射或吸收的能量可以是任意的值，按照普朗克的量子假说，能量是不连续的，普朗克假设谐振子的能量不能连续变化，而只能取一些分立值，存在着能量的最小单元(能量子hυ)，物体发射或吸收的能量必须是这个最小单元的整数倍，而且是一份一份地按不连续的方式进行。这样的假设是和经典理论相抵触的，因为根据经典理论，扳子可能具有的能量不应受任何限制。然而，正是普朗克引进了这样的假设后，才得出了黑体辐射的正确公式。

②如果一个物体，在任何温度下对任何波长的入射辐射能量的吸收系数都等于l，那末这个物体就是绝对黑体。如果有一个物体，对各种波长的吸收系数虽小于1，但近似地为一常数η(即没有选择性吸收)，那末这物体称为灰体。η称为灰体的黑度。一般金属材料大都可以近似地看成灰体。
几种材料表面的黑度
材料和表面情况 温度(℃) 黑度η
磨光的铜 20～100 0.02～O.025
已氧化的铜 20～600 0.6～O.8
磨光的钢 150～200 0.1～O.15
磨光的钢 400～1000 0.15～O.4
煤 烟 任何温度 O.95

3. 声致发光的实验

根据黑体辐射（波长与温度的对应关系），以及后来科学家做的一些实验，声致发光的小泡的温度约为20000开尔文。此产生机理与核聚变是相同的，水中的气泡含有热等离子体，高速振荡，故而可产生高温。实验基本设备图如图所示。但是由于实验对声音要求高（实际上，到目前为止，还未将此效应解释清楚，所以对于输入的声音来说，只能依赖于不停地调试），受到微小的影响也会影响到实验，故而此实验成功率极低。